【正文】 食品工藝學(xué) 第七章 食品的輻射保藏 第七章 食品的輻射保藏 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 輻照的基本概念 第三節(jié) 食品輻照保藏原理 第四節(jié) 輻照對食品質(zhì)量的影響 第五節(jié)輻照在食品保藏中的應(yīng)用 第六節(jié) 食品輻照的安全與法規(guī) 思考題 : 思考題 ? 輻射有哪些化學(xué)效應(yīng)及生物學(xué)效應(yīng)？ ? 輻射保藏食品的原理 ,從輻射效應(yīng)對微生物、酶、病蟲害、果蔬等的影響角度回答。 ? 放射性同位素發(fā)射的射線種類、產(chǎn)生的條件及各自的特點。 ? 輻射量、吸收劑量、吸收劑量速率及相應(yīng)的單位。 ? 食品輻射常用的人工放射性同位素。 ? 輻射食品衛(wèi)生安全性如何？何謂感生放射性？ ? 輻射殺菌的三種方式是什么？ 第一節(jié) 概述 一、食品輻射保藏的定義及其特點 二、輻射保藏的進展 一、食品輻射保藏的定義及其特點 ? 食品輻射保藏定義 ? 特點 : ? 輻照技術(shù)較其他保藏方法的 優(yōu)越性 。 ? 穿透力強 帶來的好處 ? 缺點 ?缺點 與局限性 ? 投資 大 , 及專門設(shè)備來產(chǎn)生輻射線（輻射源）， ? 安全防護 并需要提供安全防護措施，以保證輻射線不泄露；對不同產(chǎn)品及不同輻照目的要選擇控制好合適的輻照劑量，才能獲得最佳的經(jīng)濟效應(yīng)和社會效益。 ? 高劑量下的感觀性狀變化 ? 接受性 由于各國的歷史、生活習(xí)慣及法規(guī)差異，目前世界各國允許輻照的食品種類仍差別較大，多數(shù)國家要求輻照食品在標簽上要加以特別標注。 穿透力強 輻照技術(shù)的另一個特點就是射線（如 γ射線）的穿透力強，可以在包裝下及不解凍情況下輻照食品，可殺滅深藏在食品內(nèi)部的害蟲、寄生蟲和微生物。 正因為此，它被大量應(yīng)用于海關(guān)對進口物品（食物、衣物等用品）的防疫處理，以確保進口物品不攜帶有害生物進入國門。還可與冷凍保藏技術(shù)等配合使用，使食品保藏更加完善，這是其他保藏方法所不可比擬的。 定義 ? 食品輻射保藏 —— 是利用原子能射線的輻射能量照射食品或原材料，進行殺菌、殺蟲、消毒、防霉等加工處理，抑制根類食物的發(fā)芽和延遲新鮮食物生理過程的成熟發(fā)展，以達到延長食品保藏期的方法和技術(shù)。 這種技術(shù)又稱為食品輻照（ Food irradiation）技術(shù)。 ? 輻照食品 —— 經(jīng)輻照技術(shù)處理后的食品。 在我國 《 輻照食品衛(wèi)生管理辦法 》附則中定義：輻照食品是指用鈷－ 60、銫－ 137產(chǎn)生的 γ射線或電子加速器產(chǎn)生的低于10MeV電子束照射加工保藏的食品。 ?食品輻射的較其他方法的優(yōu)越性 ? 非熱作用 ，食品內(nèi)部溫度不會增加或變化很小，故有“冷殺菌”之稱，而且輻照可以在常溫或低溫下進行，因此經(jīng)適當(dāng)輻照處理的食品可保持原有的色、香、味和質(zhì)構(gòu)，有利于維持食品的質(zhì)量； ? 節(jié)能 與冷凍保藏等相比，能節(jié)約能源。據(jù) (IAEA）報告，冷藏耗能 324MJ/t，巴氏消毒能耗 828MJ/t，熱殺菌能耗 1080MJ/t，輻照滅菌只需要 ，輻照巴氏滅菌能耗僅為 。冷藏法保藏馬鈴薯（防止發(fā)芽） 300d，能耗 l080MJ/t；而馬鈴薯經(jīng)輻照后常溫保存，能耗為 ，僅為冷藏的 6％。 ? 無殘留物 :與化學(xué)保藏法相比，輻照過的食品不會留下任何殘留物，是一個物理加工過程，而傳統(tǒng)的化學(xué)防腐保藏技術(shù)面臨著殘留物及對環(huán)境的危害問題。 二、輻照保藏的進展 ?食品輻照歷史 ?相關(guān)國際組織 ?受研究的食品種類 ?涉及的研究范圍 ?我國的發(fā)展情形 ?相關(guān)國際組織 1970年 FAO／ IAEA)／ WHO的專家在日內(nèi)瓦會議上確立食品輻照領(lǐng)域的國際計劃（ IFIP) 認定五種產(chǎn)品為安全 1979年國際食品法規(guī)委員會（ CACCodex Alimentarius Commission）推薦用于食品輻照的設(shè)備操作規(guī)范， 1983年形成 《 食品輻照加工的國際標準 》 規(guī)定食品輻照加工的平均吸收劑量不得超過10kGy。 1980年 FAO/IAEA/WHO的會議也認為，受輻照食品平均吸收劑量達到 10kGy，沒有毒性危害，不存在特別的營養(yǎng)和微生物問題，無必要再進行毒性試驗。 1984 年 FAO/IAEA核技術(shù)在食品與農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用委員會下成立了食品輻照的國際咨詢小組（ ICGFI)，該組織是由專家、政府代表等組成的國際組織，其主要功能是對食品輻照的發(fā)展作總的評論，給成員國和組織提供食品輻照應(yīng)用的咨詢，通過 FAO/IAEA/WHO專家委員會（ JECFI）、 CAC提供發(fā)布食品輻照信息。 1998 ICGFI提出突破 10kGy應(yīng)用劑量限制的建議，并得到其他組織的認可。 ?我國的發(fā)展情形 58年開始 70年代后，進入新的研究階段，研究的對象種類：糧食，肉類，水產(chǎn)品，水果，蔬菜，蛋類等。 我國批準的輻照食品 ?涉及的研究范圍 輻照機理，滅菌原理， 輻照食品工藝，輻射食品化學(xué)， 營養(yǎng)，微生物學(xué)，毒理學(xué)，劑量學(xué)等。 （有人認為，這方面投入的財力，物力，人力，范圍之廣是前所未有的。因為有“ 輻射 ”兩字） ?受研究的食品種類 糧食及制品，水果，蔬菜，肉類及制品，禽類，水產(chǎn)品， 香料，飼料等 ?食品輻照歷史 ? 1895倫琴發(fā)現(xiàn) X射線 ? 1896， mink發(fā)現(xiàn) X射線可殺菌。以后研究多，應(yīng)用少。 ? 二戰(zhàn)時：美 MIT的羅克多用來處理漢堡包應(yīng)用開始 ? 50年代起， 美國 、 加拿大 、 前蘇聯(lián) 、歐、日等 30多國家 ? 60年代 第三世界 共 20多國家 ?美國 美國是世界上對輻照食品研究最深的國家之一。 50年代，大量的輻照食品報告來自美國政府。 53 美國總統(tǒng)提出原子能和平利用。 57 陸軍司令部特種部隊負責(zé)組織， 90個大學(xué)、政府與工業(yè)部門參加的一項為期 5年的輻照食品研究計劃，實驗室超過 77個，每年資助 600萬美元。 60，已有輻照食品在軍隊試用，并對輻照食品進行了長達 10年的安全性試驗。 63，美軍方 Natick實驗室舉行首次輻照食品國際會議， ?加拿大 —— 1960年允許 60Co (）用于抑制馬鈴薯發(fā)芽。 —— 1965年就建立起世界最大的馬鈴薯輻照工廠。 —— 是 60Co輻照裝置輸出的強國， ?前蘇聯(lián) —— 最早允許 60Co用于抑制馬鈴薯發(fā)芽（ 0 .1kGy）、谷類殺菌（ )； 第二節(jié) 輻照的基本概念 一、放射性同位素與輻射 二、輻照量單位與劑量測量 三、輻射源與食品輻照裝置 一、放射性同位素與輻射 ? 同位素 ? 不穩(wěn)定 (放射性 )同位素 ? 輻射 ? 輻射源 : 放射性同位素 (如鈷 60,鈀 137)、電子加速器。 ? 主要射線 : α射線 β射線 γ射線 X射線 ? 放射性同位素的強度 ? 放射性同位素的衰變 ? α、 β、 γ等射線輻射的結(jié)果能使被輻射（輻照）物質(zhì)產(chǎn)生電離作用，因此常稱為電離輻射。 ?放射性同位素的放射性強度 ? 是表示元素放射性強弱的物理量，通常以單位時間內(nèi)發(fā)生核衰變的次數(shù)來表示。 ? 單位： ? 貝克 Bq ，每秒中有一個原子核衰變?yōu)?1貝克。 ? 居里 Ci， 1Ci= 1010Bq ?放射性同位素的衰變 ? 是放射性同位數(shù)放出射線的過程 ? 是放射性同位數(shù)強度由強變?nèi)醯倪^程 ? 過程與外界的溫度、壓力等因素?zé)o關(guān)，取決于原子核性質(zhì) ? 按負指數(shù)規(guī)律衰變 ? 半衰期 t時刻的強度 t0時刻的強度 衰變常數(shù) 時間（年） ?半衰期 ? 放射性強度減少到原來一半（即 I＝ ），所經(jīng)歷的時間稱為該給定同位素的半衰期，并用 ? 鈷 60的半衰期 =，鈀 137的半衰期 = ?α射線 ? 也稱 α粒子 ,是從原子核中射出帶正電的高速粒子流（帶正電荷原子核） ? α射線的動能可達幾兆電子伏特以上。 ? 但由于 α粒子質(zhì)量比電子大得多，通過物質(zhì)時極容易使其中原子電離而損失能量，所以它穿透物質(zhì)的能力很小，易為薄層物質(zhì)（如一片紙）所阻擋； β射線 ?本質(zhì)是高速電子流 ?能量可達幾兆電子伏特 (MVe)以上。 ?穿透物質(zhì)的本領(lǐng)比 α射線強得多 . ?可由放射性同位素產(chǎn)生 ?也可由電子加速器產(chǎn)生 ?γ射線 ? 是波長非常短（波長 ～ ）的電磁波束（或稱光子流）， ? 由原子核從高能態(tài)躍遷到低能態(tài)時放射出。 ? 能量可高達幾十萬電子伏特以上， ? 穿透物質(zhì)的能力很強 ? 但其電離能力較 α、 β射線小。 ?輻射 ?放射性同位素衰變產(chǎn)生各種輻射線過程 ?加速器產(chǎn)生高能射線的過程 ?不穩(wěn)定 (放射性 )同位素 ? 質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)差異較大 ? 其原子核是不穩(wěn)定的 ? 它們按照一定的規(guī)律（指數(shù)規(guī)律）衰變 ? 自然界存在天然的不穩(wěn)定同位素（如鈾等） ? 也可利用原子反應(yīng)堆或粒子加速器人工制造（如鈷 60等） ?同位素 電子殼 中子（不同） 質(zhì)子（同） 二、輻照量單位與劑量測量 （一）放射性強度 （二）照射量 （三）吸收劑量 （一）放射性強度 放射性強度，也稱放射性活度，是度量放射性強弱的物理量。單位 居里（ Ci） —— 放射性同位素每秒有 1010次核衰變，則它的放射性強度為1Ci。 貝可（ Bq)—— 法定的放射性強度單位， 1Bq表示放射性同位素 1s有 1個原子核衰變 Ci 與 Bq關(guān)系 1Ci= 1Bq= χ1011Ci （二）照射量 照射量（ exposure）是用來度量 X射線或 γ射線在空氣中電離能力的物理量，單位 : （舊） 倫琴（ R）， (法定 )庫侖／千克（ C/kg）， 兩者關(guān)系 1R＝ 104C/kg。 ? 倫琴（ Roentgen，簡寫 R） 在標準狀態(tài)下（ 105Pa， 0℃ ）， 1cm3的干燥空氣（ ）在 X射線下或 γ射線照射下，生成正負離子電荷分別為 1靜電單位（ ）時的照射量即為 1R。 一個單一電荷離子的電量為 ，所以 1R能使1cm3的空氣產(chǎn)生 109離子對。 （三）吸收劑量 1．吸收劑量單位 2．吸收劑量測量 1．吸收劑量單位 ? 在輻射源的輻射場內(nèi)單位質(zhì)量被照射物質(zhì)所吸收的射線的能量稱為吸收劑量， ? 單位 ? （舊）拉德（ rad）： 1g任何物質(zhì)若吸收射線的能量為 100erg或 1013eV，則吸收劑量為 l rad， ? （法定）戈瑞（ Gray，簡稱 Gy） 1Gy=1J/kg ? 戈瑞與拉德的關(guān)系： 1Gy=100rad ? 劑量率 —— 單位質(zhì)量被照射物質(zhì)單位時間內(nèi)吸收的能量（ Gy/s） 。 2．吸收劑量測量 ? 測量原理：將劑量計暴露于輻射線之下進行測量，根據(jù)劑量計體系（通過照射后的化學(xué)量或物理量變化）所示的吸收劑量來計算被食品所吸收的劑量。 ? 常用劑量測量體系： 量熱計 液體或固體化學(xué)劑量計 目視劑量標簽 ? 各種劑量計的特性見表 72。 ? 測量體系 ?劑量測量體系 ? 保證食品輻照過程獲得均勻的定量的輻照劑量（吸收劑量），便于對食品輻照裝置系統(tǒng)進行準確可靠的劑量監(jiān)測，確保全國吸收劑量量值準確一致，需要不同層次的劑量測量體系。 （ 1）國家基準 （ 2）國家傳遞標準劑量測量體系 （ 3）常規(guī)劑量計 （ 3）常規(guī)劑量計 ? 這類劑量計屬相對測量劑量計，必須經(jīng)國家基準或傳遞標準劑量計進行校準，主要用于食品輻照處理現(xiàn)場輻照物品的日常劑量監(jiān)測。 ? 主要是一些無色與染色塑料薄膜，利用其輻照后變色（著色劑）的性能測定劑量，如無色透明或紅色有機玻璃片（聚甲基丙烯酸甲酯）、三醋酸纖維素以